回転するブラックホールと重力波によるストリングアクシオン探査に向けた理論研究

利用旋转黑洞和引力波进行弦轴子探测的理论研究

• 批准号: 22KJ1848
• 负责人: 大宮 英俊
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kobe University (2023)Kyoto University (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1848/
• 关键词: ブラックホール; アクシオン; 重力波

究極理論の筆頭候補である超弦理論は，(ストリング)アクシオンと呼ばれる新粒子を予言する．アクシオンを検証する手段として，回転するブラックホール周りで自発的に生じるアクシオンの雲から放射される特徴的な重力波の観測が有力である．重力波検出の進展に伴い，このような重力波の観測も可能になりつつある．しかし，重力波検出に必要なアクシオン雲進化の理論予測は，自己相互作用に起因する複雑さのため不十分である．そこで，本研究では非線形な数値計算によりアクシオン雲の進化を追跡することを試みた．特に，従来から予想されている，ボーズノヴァと呼ばれる自己相互作用による引力が雲を崩壊させ，爆発的な重力波放射が生じる現象が起こるか否かについて検証した．当初の予定通り，アクシオン雲の進化を追跡する非線形な数値計算手法を開発し，実際の回転するブラックホール周りの自己相互作用するアクシオン雲へと適用した．この成果として，従来ボーズノヴァが起こると考えられていたパラメタ―領域では，自己相互作用が効率的な散逸プロセスを引き起こすことによって雲の成長が止まり，ボーズノヴァが起こらないことを示した．また，雲の終状態は，雲がブラックホールからエネルギーを引き抜くプロセスと，自己相互作用によるエネルギー散逸が釣り合った準定常状態であることが得られた．本研究の成果は，雲が放射する特徴的な重力波を予言するための基礎を与えるため重要であると考えられる．

最终理论的第一个候选超级弦理论预测了一种称为（弦）轴的新粒子。作为验证轴的一种手段，从轴云中辐射出的独特引力波，该轴是自发地在旋转黑洞周围自发产生的。随着重力波检测的进展，这种重力波变得可能成为可能。然而，由于自我习惯引起的复杂性，重力波检测所需的轴突云证据的理论预测不足。因此，在这项研究中，我们试图通过非线性数值计算跟踪轴突云的演变。特别是，我们检查了自我内部对方的重力是否称为Bosnova，这是从过去预期的，它会折叠云，从而导致爆炸性的引力波辐射。如最初计划的那样，开发了跟踪轴云演化的非线性数值计算方法，并应用于实际旋转黑洞周围的自我介入的轴云。在过去认为Bosnova发生的参数中，它表明云的生长因自我互动而停止并导致有效的扩散过程，并且没有发生Bosnova。此外，云的末端是云是一种半特异性状态，在该状态下，云层从黑洞中拔出能量，并且由于自我习惯而宽敞的能量。这项研究的结果对于赋予云辐射的特征性重力波的基础被认为很重要。

项目成果

回転するブラックホール周りにおける自己相互作用するアクシオンの進化

旋转黑洞周围自相互作用轴子的演化

• 发表时间: 2022
• 作者: Ken Takahashi;Hiroshi Nakano;Hirofumi Sato;鈴木功子 金子守恵;金子守恵 鈴木功子;吉原雅人;吉原雅人;吉原雅人;岡田 悠汰;Yuta Okada;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya;大宮英俊
• 通讯作者: 大宮英俊

Gravitational waves from the axion cloud

来自轴子云的引力波

• 发表时间: 2022
• 作者: Ken Takahashi;Hiroshi Nakano;Hirofumi Sato;鈴木功子 金子守恵;金子守恵 鈴木功子;吉原雅人;吉原雅人;吉原雅人;岡田 悠汰;Yuta Okada;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya;Hidetoshi Omiya
• 通讯作者: Hidetoshi Omiya